CA2800736A1 - Procede et appareil de production de dioxyde de carbone liquide - Google Patents

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Abstract

Abrégé Un appareil de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone comprend une unité de séparation (10) comprenant une colonne de lavage physique avec un solvant et des moyens pour refroidir un fluide de l'unité de séparation, et une unité de compression et de liquéfaction (12) d'un gaz riche en dioxyde de carbone (4), dérivé de l'unité de séparation comprenant des moyens pour refroidir le gaz en amont et/ou en aval de la compression, un même cycle de réfrigération, utilisant du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène, étant adapté pour fournir des frigories aux moyens pour refroidir le fluide de l'unité de séparation et aux moyens pour refroidir le gaz en amont et/ou en aval de la compression et des moyens pour envoyer une partie du liquide de l'unité de liquéfaction au cycle de réfrigération. Figure 2

Description

Procédé et appareil de production de dioxyde de carbone liquide La présente invention s'applique à un procédé et à un appareil de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone. En particulier elle s'applique aux procédés de séparation et purification de gaz basés sur le principe de l'absorption physique qui nécessitent de fonctionner à des températures inférieures à 0 C tel que le Rectisol ou le Selexol sur lesquels le dioxyde de carbone doit être produit soit sous forme liquide, soit io sous forme comprimé à des fins tels que la séquestration, l'EOR (Enhanced Oil Recovery), ou toute autre application dédiée à la réduction des émissions de dioxyde de carbone.
Dans une unité de séparation et purification de gaz basé sur le principe de l'absorption physique qui nécessite de fonctionner à des températures inférieures à 0 C tel que le Rectisol ou le Selexol , il est nécessaire d'apporter des quantités importantes de froid afin que le procédé puisse fonctionner de façon efficace. Communément ce froid est apporté par des groupes frigorifiques fonctionnant sur des fluides externes au procédé tel que par exemple de l'ammoniac ou du propylène.
Dans le cadre de réduction des émissions de dioxyde de carbone par des procédés de précombustion, le dioxyde de carbone séparé, doit être produit soit sous forme liquide afin d'être transporté par route, voie fluviale ou maritime, soit sous forme comprimée afin d'être transporté par canalisation. Ces procédés utilisent généralement un compresseur fonctionnant avec le fluide à
liquéfier (dioxyde de carbone) pour assurer le bilan frigorifique nécessaire à
la production de dioxyde de carbone sous forme liquide, ou comprimé
La Figure 1 illustre un appareil selon l'art antérieur. Une unité de séparation et purification de gaz de type Rectisol 10 sépare un gaz à
traiter contenant du dioyxde de carbone 1 pour produire un gaz épuré 2 et un gaz 3o riche en dioxyde de carbone. L'unité de séparation 10 est refroidie au moyen d'un groupe frigorifique externe 11 utilisant un fluide frigorigène 3,3'. Le dioxyde de carbone est liquéfié dans un liquéfacteur 12 pour produire du dioxyde de carbone sous forme liquide 5.
2 Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone comme produit final dans lequel :
i) on sépare un gaz d'alimentation comprenant du dioxyde de carbone par lavage physique avec un solvant à une température inférieure à 0 C
ii) on refroidit le solvant nécessaire au lavage physique de l'étape i) iii) on produit un gaz riche en dioxyde de carbone par séparation selon l'étape i), on le comprime et on le liquéfie iv) on refroidit le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression de l'étape iii) et v) un même cycle de réfrigération, utilisant du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène, apporte les frigories pour le refroidissement de l'étape iv) et pour un refroidissement nécessaire à l'étape i), au moins une partie du dioxyde de carbone utilisé comme fluide frigorigène provenant de la liquéfaction de l'étape iii).
Selon d'autres aspects facultatifs - le même cycle de réfrigération sert à refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression - le même cycle de réfrigération sert à refroidir le solvant en amont du lavage ;
- le solvant est le méthanol , - on liquéfie le gaz riche en dioxyde de carbone après la compression de l'étape iii).
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone comme produit final comprenant i) une unité de séparation comprenant une colonne de lavage physique avec un solvant et des moyens pour refroidir un fluide de l'unité de séparation et ii) une unité de compression et de liquéfaction d'un gaz riche en dioxyde de carbone, dérivé de l'unité de séparation pour produire du dioxyde de carbone liquide comme produit final, l'unité de compression et de liquéfaction comprenant des moyens pour refroidir le gaz en amont et/ou en aval de la compression, iii) un même cycle de réfrigération, utilisant du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène, étant adapté pour fournir des frigories aux moyens
3 pour refroidir le fluide de l'unité de séparation et aux moyens pour refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression et iv) des moyens pour envoyer une partie du dioxyde de carbone liquide de l'unité de liquéfaction au cycle de réfrigération.
Eventuellement l'appareil comprend des moyens pour refroidir le solvant en amont du lavage au moyen du cycle de réfrigération.
L'invention consiste à utiliser un même cycle de réfrigération apportant les frigories pour un refroidissement nécessaire à l'unité de séparation et de purification de gaz, par exemple de type Rectisol , en particulier pour le io refroidissement du solvant du lavage, et pour le refroidissement d'un débit de gaz riche en dioxyde de carbone provenant de l'unité de séparation et de purification de gaz.
Un tel procédé permet de réduire l'investissement en combinant les fonctions. L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la Figure 2.
Une unité de séparation et purification de gaz par lavage physique avec un solvant à une température inférieure à 0 C de type Rectisol 10 sépare un gaz à traiter 1 contenant du dioxyde de carbone pour produire un gaz épuré 2 et un gaz riche en dioxyde de carbone 4. L'unité de séparation 10 est refroidie au moyen d'un cycle utilisant un fluide frigorigène 103,103' provenant d'une unité de traitement 12 du gaz riche en dioxyde de carbone 4. L'unité de traitement 12 de dioxyde de carbone est une unité de compression C suivie d'une unité de liquéfaction L produisant du dioxyde de carbone sous forme liquide 5. Le gaz riche en dioxyde de carbone comprimé par l'unité de compression C est liquéfié par l'unité L pour produire le produit final 5. Une partie 103 du liquide formé peut refroidir le débit comprimé en aval et/ou en amont de l'unité de compression C au moyen des échangeurs El,E2.
En particulier, le fluide frigorigène 103 envoyé à l'unité 10 peut servir à
refroidir un débit de solvant utilisé dans une étape de lavage du procédé.
Ce même fluide peut servir à refroidir le dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression dans l'unité 12.
Le fluide est du dioxyde de carbone et provient du gaz 4 traité dans l'unité 12.

Claims (10)

1. Procédé de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone comme produit final dans lequel :
i) on sépare un gaz d'alimentation comprenant du dioxyde de carbone par lavage physique avec un solvant à une température inférieure à 0°C
ii) on refroidit le solvant nécessaire au lavage physique de l'étape i) iii) on produit un gaz riche en dioxyde de carbone par séparation selon l'étape i), on le comprime et on le liquéfie iv) on refroidit le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression de l'étape iii) et v) un même cycle de réfrigération, utilisant du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène, apporte les frigories pour le refroidissement de l'étape iv) et pour un refroidissement nécessaire à l'étape i), au moins une partie du dioxyde de carbone utilisé comme fluide frigorigène provenant de la liquéfaction de l'étape iii).
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le même cycle de réfrigération sert à refroidir le solvant en amont du lavage.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le solvant est le méthanol.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on liquéfie le gaz riche en dioxyde de carbone après la compression de l'étape iii).
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on refroidit le gaz riche en dioxyde de carbone en amont de la compression de l'étape iii) au moyen du cycle de réfrigération.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on refroidit le gaz riche en dioxyde de carbone en aval de la compression de l'étape iii) au moyen du cycle de réfrigération.
7. Appareil de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone comme produit final comprenant i) une unité de séparation (10) comprenant une colonne de lavage physique avec un solvant et des moyens pour refroidir un fluide de l'unité de séparation, ii) une unité de compression et de liquéfaction (12, C, L) d'un gaz riche en dioxyde de carbone (4) dérivé de l'unité de séparation, l'unité de compression et de liquéfaction comprenant des moyens (E1, E2) pour refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression, iii) un même cycle de réfrigération (103, 103'), utilisant du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène, étant adapté pour fournir des frigories aux moyens pour refroidir le fluide de l'unité de séparation et aux moyens pour refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression et iv) des moyens pour envoyer une partie du liquide riche en dioxyde de carbone de l'unité de séparation et de liquéfaction au cycle de réfrigération.
8. Appareil selon la revendication 7 dans lequel le cycle de réfrigération est adapté pour fournir des frigories en amont de la compression du gaz riche en dioxyde de carbone.
9. Appareil selon la revendication 7 ou 8 dans lequel le cycle de réfrigération est adapté pour fournir des frigories en aval de la compression du gaz riche en dioxyde de carbone.
10. Appareil selon l'une des revendications 7 à 9 comprenant des moyens pour refroidir le solvant en amont du lavage au moyen du cycle de réfrigération.
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